JPS63250171A - 密着型イメ−ジセンサ - Google Patents
密着型イメ−ジセンサInfo
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- JPS63250171A JPS63250171A JP62084380A JP8438087A JPS63250171A JP S63250171 A JPS63250171 A JP S63250171A JP 62084380 A JP62084380 A JP 62084380A JP 8438087 A JP8438087 A JP 8438087A JP S63250171 A JPS63250171 A JP S63250171A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14665—Imagers using a photoconductor layer
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は新規な動作原理に基づいて構成された密着型イ
メージセンサに関するものである。
メージセンサに関するものである。
〈従来の技術〉
ファクシミリ、デジタルコピア等に応用が期待されてい
る密着型イメージセンサは、縮小光学系が不要でシステ
ム全体を小型化できるという利点を持つ一方で、光感度
、Ｓ／Ｎ比等の光電変換特性については従来の縮小光学
系と共に使用されるＣＣＤタイツ“には及ばず、その為
に種々の方策が試みられている。−次光電流のみを検出
するフォトダイオードタイプでは、他の画素からの信号
取り出しを行、なっている開光生成された電荷を蓄積さ
せている。一方、二次光電流を検出する光導電タイプで
は電極間隔と電極幅を工夫してできるだけ多くの二次光
電流を得る様な構造になっている。
る密着型イメージセンサは、縮小光学系が不要でシステ
ム全体を小型化できるという利点を持つ一方で、光感度
、Ｓ／Ｎ比等の光電変換特性については従来の縮小光学
系と共に使用されるＣＣＤタイツ“には及ばず、その為
に種々の方策が試みられている。−次光電流のみを検出
するフォトダイオードタイプでは、他の画素からの信号
取り出しを行、なっている開光生成された電荷を蓄積さ
せている。一方、二次光電流を検出する光導電タイプで
は電極間隔と電極幅を工夫してできるだけ多くの二次光
電流を得る様な構造になっている。
〈発明が解決しようとする問題点〉
しかし何れのタイプに於ても、信号電荷の総量が小さい
為、各画素から増幅器までの配線での寄生容量等により
Ｓ／Ｎ比を大きく低下させている。
為、各画素から増幅器までの配線での寄生容量等により
Ｓ／Ｎ比を大きく低下させている。
画像読取の面精細化及び高速化は信号電荷の総量を更に
低くさせる一方で、光源の光強度を上げて信号電荷量を
増やすことはシステム全体の総消費電力抑制の観点から
好ましくない。
低くさせる一方で、光源の光強度を上げて信号電荷量を
増やすことはシステム全体の総消費電力抑制の観点から
好ましくない。
本発明は上記諸点に鑑みて創案されたものであり、電界
効果トランジスタと光導電材料の組合せにより、従来に
ない高い光感度及び信号処理の容易さを合わせ持った基
本素子構造を備えた実時間型一次元または二次元の画像
読取用密着型イメージセンサを提供することを目的とし
ている。
効果トランジスタと光導電材料の組合せにより、従来に
ない高い光感度及び信号処理の容易さを合わせ持った基
本素子構造を備えた実時間型一次元または二次元の画像
読取用密着型イメージセンサを提供することを目的とし
ている。
く問題点を解決するための手段〉
上記の目的を達成するため、本発明の密着型イメージセ
ンサは、複数個一次元あるいは二次元的に配された受光
素子と、この受光素子を電気的に走査する手段とを備え
、上記の受光素子を絶縁性基板上に設けられた多結晶シ
リコン薄膜トランジスタとこの薄膜トランジスタのゲー
ト電極上に形成した光電変換膜とこの光電変換膜上に形
成した透明電極とにより構成するようになしており、ま
た本発明の実施態様にあっては上記の受光素子を電気的
に走査する手段は、上記の透明電極に順次電圧を印加す
る手段で構成しており、また上記の光電変換膜はアモル
ファスシリコン膜で構成するようになしている。
ンサは、複数個一次元あるいは二次元的に配された受光
素子と、この受光素子を電気的に走査する手段とを備え
、上記の受光素子を絶縁性基板上に設けられた多結晶シ
リコン薄膜トランジスタとこの薄膜トランジスタのゲー
ト電極上に形成した光電変換膜とこの光電変換膜上に形
成した透明電極とにより構成するようになしており、ま
た本発明の実施態様にあっては上記の受光素子を電気的
に走査する手段は、上記の透明電極に順次電圧を印加す
る手段で構成しており、また上記の光電変換膜はアモル
ファスシリコン膜で構成するようになしている。
〈実施例〉
以下、図面を参照して本発明の一実施例を詳細に説明す
る。
る。
第１図は本発明の一実施例の密着型イメージセンサの構
成要素である受光素子の構造を模式的に示す断面図であ
る。
成要素である受光素子の構造を模式的に示す断面図であ
る。
第１図において、ｌはガラス基板であり、このガラス基
板１上に多結晶シリコン薄膜２が形成されており、−こ
の多結晶シリコン薄膜２上にソース及びドレイン領域３
．４としてのｎまたはｐ領域を形成する。また５はゲー
ト絶縁膜であり、このゲート絶縁膜５上に金属または多
結晶シリコン薄膜からなるゲート電極６を形成し、この
ゲート電極６上に光電変換膜７を形成して、ゲート電極
６が光電変換膜７の下部電極を兼ねた構造となし、との
光電変換膜７上に透明導電膜８を形成している。なお、
９及び１０はそれぞれソース電極及びドレイン電極であ
る。
板１上に多結晶シリコン薄膜２が形成されており、−こ
の多結晶シリコン薄膜２上にソース及びドレイン領域３
．４としてのｎまたはｐ領域を形成する。また５はゲー
ト絶縁膜であり、このゲート絶縁膜５上に金属または多
結晶シリコン薄膜からなるゲート電極６を形成し、この
ゲート電極６上に光電変換膜７を形成して、ゲート電極
６が光電変換膜７の下部電極を兼ねた構造となし、との
光電変換膜７上に透明導電膜８を形成している。なお、
９及び１０はそれぞれソース電極及びドレイン電極であ
る。
次に、上記のように構成した受光素子の動作態・
理を第２図＋ａ＋乃至（ｃｌｔｃもとすいて説明する。
理を第２図＋ａ＋乃至（ｃｌｔｃもとすいて説明する。
第２図（ａｌは電圧を印加しない場合のバンド図であり
第２図（ｂｌ及び第２図（Ｃ）は、電圧印加時の明及び
暗状態のバンド図である。
第２図（ｂｌ及び第２図（Ｃ）は、電圧印加時の明及び
暗状態のバンド図である。
まず第２図（ａｌでは電圧を印加しない為ゲート電極６
が零レベルであり、ＦＥＴのチャンネル部２１はＯＦＦ
状態である。次に透明電極８Ｆ？−電圧を印加する。こ
の時、光電変換膜７に光が入射し、抵抗が低い場合、第
２図（ｂｌに示すようにゲート電極６は透明電極８と同
じ電位となりゲート電圧ＶＧがゲート電極６に印加され
た形となり、ＦＥＴはＯＮ状態となりソース士ドレイン
間に電流が流れる。
が零レベルであり、ＦＥＴのチャンネル部２１はＯＦＦ
状態である。次に透明電極８Ｆ？−電圧を印加する。こ
の時、光電変換膜７に光が入射し、抵抗が低い場合、第
２図（ｂｌに示すようにゲート電極６は透明電極８と同
じ電位となりゲート電圧ＶＧがゲート電極６に印加され
た形となり、ＦＥＴはＯＮ状態となりソース士ドレイン
間に電流が流れる。
一方光電変換膜７が暗状態のとき、光電変換膜７は非常
に高抵抗となる。この場合、第２図（ｃｌｒこ示すよう
に、ゲート電極６は電圧を印加していない状態（第２図
（ａ））と同じレベルにあり従ってチャンネル２１はＯ
ＦＦ状態となる。
に高抵抗となる。この場合、第２図（ｃｌｒこ示すよう
に、ゲート電極６は電圧を印加していない状態（第２図
（ａ））と同じレベルにあり従ってチャンネル２１はＯ
ＦＦ状態となる。
第３図は、以上の動作を等価回路で示したものである。
第３図において、３１は透明電極８に電圧を印加するス
イッチであり、このスイッチ３１により選択受光素子以
外は電圧が零電位に保持されており、ＦＥＴスイッチ３
２は光電変換膜７の明あるいは暗状態にかかわらず、Ｏ
ＦＦ状態である。一方選択された画素にはスイッチ３１
によって電圧が印加される。この場合、ＦＥＴ３２のゲ
ート電極６の電位は光電変換膜７に入射した光によって
異なり、従ってＦＥＴ３２のソースドレイン電流は、こ
の入射光量に比例した値となる。
イッチであり、このスイッチ３１により選択受光素子以
外は電圧が零電位に保持されており、ＦＥＴスイッチ３
２は光電変換膜７の明あるいは暗状態にかかわらず、Ｏ
ＦＦ状態である。一方選択された画素にはスイッチ３１
によって電圧が印加される。この場合、ＦＥＴ３２のゲ
ート電極６の電位は光電変換膜７に入射した光によって
異なり、従ってＦＥＴ３２のソースドレイン電流は、こ
の入射光量に比例した値となる。
以上のん明から明らかな様にト°ランスコンダクタンス
の高い電界効果トランジスタを用いることにより高い信
号電流を得ることができる。さらに信号源インピーダン
スを低下させることができ寄生容量に起因するＳ／Ｎ比
の低下を抑制することが可能となる。
の高い電界効果トランジスタを用いることにより高い信
号電流を得ることができる。さらに信号源インピーダン
スを低下させることができ寄生容量に起因するＳ／Ｎ比
の低下を抑制することが可能となる。
次に、゛本発明の更に詳細な実施例として光電変換膜７
としてａ−５ｉ光導電膜を使った場合を説明する。
としてａ−５ｉ光導電膜を使った場合を説明する。
第１図に示すように、ガラス基板１上に減圧ＣＶＤ法で
多結晶シリコン薄膜２を形成する。その後、熱酸化を用
いゲート絶縁膜５を形成し、さらにソースドレイン領域
となるべき多結晶シリコン薄膜２の位置にリンイオンを
打ち込みソース。
多結晶シリコン薄膜２を形成する。その後、熱酸化を用
いゲート絶縁膜５を形成し、さらにソースドレイン領域
となるべき多結晶シリコン薄膜２の位置にリンイオンを
打ち込みソース。
ドレイン領域３，４の形成を行なった。さらにゲート、
ソース、ドレイン電極６，９．１０をＡｅで形成して薄
膜トランジスタを形成した。
ソース、ドレイン電極６，９．１０をＡｅで形成して薄
膜トランジスタを形成した。
また光導電膜７はプラズマＣＶＤ法を用いてａ−５ｉ：
Ｈ膜を形成し、ゲート直上を残してエツチングを行なっ
た。さらに、酸化インジウム（ＩＴＯ）透明電極８をａ
−５ｉ膜７の直上に形成し、各電極をアナログスイッチ
に接続した。
Ｈ膜を形成し、ゲート直上を残してエツチングを行なっ
た。さらに、酸化インジウム（ＩＴＯ）透明電極８をａ
−５ｉ膜７の直上に形成し、各電極をアナログスイッチ
に接続した。
第４図は本実施例で形成された薄膜トランジスタの特性
を示す。ドレイン電圧（ＶＤ）がＩＯＶの場合、ゲート
電圧（Ｖｃ）が２０Ｖ以上で１（ｆ−４〜１Ｏ−３Ａの
電流が得られることがわかる。
を示す。ドレイン電圧（ＶＤ）がＩＯＶの場合、ゲート
電圧（Ｖｃ）が２０Ｖ以上で１（ｆ−４〜１Ｏ−３Ａの
電流が得られることがわかる。
第５図は本実施例で作成した素子の照度に対する出力電
流２０１を示す。また２０２は従来のａ−５ｉの同サイ
ズでの電流値である。１００］ｕｘの照度では従来の２
ケタ以上の電流量が得られた。
流２０１を示す。また２０２は従来のａ−５ｉの同サイ
ズでの電流値である。１００］ｕｘの照度では従来の２
ケタ以上の電流量が得られた。
また、従来の読み取り方式では信号源インピーダンスは
光電変換膜の抵抗であったが、本発明においてはＦＥＴ
のＯＮ抵抗まで小さくすることが出来る。
光電変換膜の抵抗であったが、本発明においてはＦＥＴ
のＯＮ抵抗まで小さくすることが出来る。
なお、上記実施例においては光電変換膜７としてａ−５
ｉ膜を用いた例について説明したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、硫・セレン化カドミウム等の他
の光電材料を用いて構成しても良いことは言うまでもな
い。
ｉ膜を用いた例について説明したが、本発明はこれに限
定されるものではなく、硫・セレン化カドミウム等の他
の光電材料を用いて構成しても良いことは言うまでもな
い。
〈発明の効果〉
以上のよ−うに本発明乙よれば、茨のような効果が期待
できる。
できる。
■ 従来の受光素子に比して、１桁以上も大きい光電流
を得ることが出来る。
を得ることが出来る。
■ 信号源インピーダンスを小さくすることが出来、′
その結果、配線部におけるノイズを小さくすることが出
来る。
その結果、配線部におけるノイズを小さくすることが出
来る。
■ 直接画素を流れる電流を読み出す構成ではないため
、画素サイズが小さくなっても大きな電流を得ることが
出来る。
、画素サイズが小さくなっても大きな電流を得ることが
出来る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の一実施例の密着型イメージセンサの構
成要素である受光素子の構造を模式的に示す断面図、第
２図（ａｌ乃至（Ｃ１はそれぞれ受光素子の動作原理を
説明するためのエネルギーバンド図、第３図は本発明一
実施例の等価回路を示す図、第４図は薄膜トランジスタ
の特性を示す図、第５図は照度に対する出力電流特性を
示す図である。 ｌ・・・ガラス基板、２・・・多結晶シリコン薄膜、３
・・・ソース領域、４・・・ドレイン領域、５・・・ゲ
ート絶縁膜、６・・・ゲート電極、７・・・光電変換膜
１．苧・・・透明導電膜、９・・・ソース電極、１０・
・・ドレイン電極、２１・・・チャネル部。 代理人 弁理士 杉 山 毅 至（他１名）ｌ 篤 ｌ 図 ｒσノ
（ｂ）鷹 ２１
成要素である受光素子の構造を模式的に示す断面図、第
２図（ａｌ乃至（Ｃ１はそれぞれ受光素子の動作原理を
説明するためのエネルギーバンド図、第３図は本発明一
実施例の等価回路を示す図、第４図は薄膜トランジスタ
の特性を示す図、第５図は照度に対する出力電流特性を
示す図である。 ｌ・・・ガラス基板、２・・・多結晶シリコン薄膜、３
・・・ソース領域、４・・・ドレイン領域、５・・・ゲ
ート絶縁膜、６・・・ゲート電極、７・・・光電変換膜
１．苧・・・透明導電膜、９・・・ソース電極、１０・
・・ドレイン電極、２１・・・チャネル部。 代理人 弁理士 杉 山 毅 至（他１名）ｌ 篤 ｌ 図 ｒσノ
（ｂ）鷹 ２１
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、複数個一次元あるいは二次元的に配された受光素子
と、 該受光素子を電気的に走査する手段とを備え、 上記受光素子を絶縁性基板上に設けられた多結晶シリコ
ン薄膜トランジスタと該薄膜トランジスタのゲート電極
上に形成した光電変換膜と該光電変換膜上に形成した透
明電極とから構成してなることを特徴とする密着型イメ
ージセンサ。 ２、前記受光素子を電気的に走査する手段は、前記透明
電極に順次電圧を印加する手段であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の密着型イメージセンサ。 ３、前記光電変換膜はアモルファスシリコン膜からなる
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の密着型イ
メージセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62084380A JPS63250171A (ja) | 1987-04-06 | 1987-04-06 | 密着型イメ−ジセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62084380A JPS63250171A (ja) | 1987-04-06 | 1987-04-06 | 密着型イメ−ジセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63250171A true JPS63250171A (ja) | 1988-10-18 |
Family
ID=13828941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62084380A Pending JPS63250171A (ja) | 1987-04-06 | 1987-04-06 | 密着型イメ−ジセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63250171A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020109857A (ja) * | 2014-06-11 | 2020-07-16 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 撮像装置及び電子機器 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56162886A (en) * | 1980-05-20 | 1981-12-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Solid state image pickup device |
| JPS6062155A (ja) * | 1983-09-16 | 1985-04-10 | Seiko Epson Corp | イメ−ジセンサ |
-
1987
- 1987-04-06 JP JP62084380A patent/JPS63250171A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56162886A (en) * | 1980-05-20 | 1981-12-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Solid state image pickup device |
| JPS6062155A (ja) * | 1983-09-16 | 1985-04-10 | Seiko Epson Corp | イメ−ジセンサ |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020109857A (ja) * | 2014-06-11 | 2020-07-16 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 撮像装置及び電子機器 |
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